深基坑鋼板樁支護施工方案設(shè)計研究

薦家鑫

中鐵建大橋工程局集團第一工程有限公司 遼寧大連 116033

1 工程概況

周瑜大道橋位于廬江縣規(guī)劃高鐵新區(qū)，主橋橋型為獨塔雙索面斜拉橋（150m+60m+36m)，全長為531m，橋面寬度為41m，雙向六車道，周瑜大道橋效果圖如圖1 所示。

圖1 周瑜大道橋效果圖

7# 主墩處基坑位于現(xiàn)在軍二路（二級公路）上，交通量較大，整個修建過程臨近20 局施工便道、規(guī)劃20 局運渣通道、規(guī)劃保通路（二級公路）。

2 技術(shù)難點

深基坑是指開挖深度超過5m 的基坑，或者施工周圍的環(huán)境較為復(fù)雜但是開挖深度卻不足5m 的基坑也按照深基坑來看待。

7# 主墩處基坑最大開挖深度為15m，其深度遠大于5m，且周圍的建筑物相對集中，基坑工程施工場地狹小，在這種情況下，即使基坑的變形很小，依然有較大的可能發(fā)生工程事故。因此，對于深基坑施工時的變形控制要求較高。基坑的施工與地質(zhì)條件、場地環(huán)境等許多復(fù)雜因素有關(guān)，每一步驟出錯，都有可能發(fā)生工程事故。因此，制定合理的施工方案、采取必要的監(jiān)控措施是保證深基坑鋼板樁支護工程順利完成的基本要求。

3 施工流程

3.1 鋼板樁圍堰施工流程

該基坑位置侵占現(xiàn)有施工便道，且距離未來規(guī)劃的交通路線，路基邊坡坡腳線不足35m，距離規(guī)劃運渣通道不足50m。為保證施工安全，決定使用鋼板樁與放坡開挖組合施工的方案，既保證施工效率，也留有足夠安全距離，且經(jīng)濟可控，鋼板樁圍堰施工流程圖如圖2 所示。

圖2 鋼板樁圍堰施工流程

3.2 基坑圍堰支護施工準備

平整橋墩原位場地作為鋼板樁堆放與支撐加工場地，該工程所用鋼板樁類型為拉森Ⅳ型鋼板樁。用吊車配合電動振動錘施打或使用打樁機施打進行鋼板樁圍堰的施工。

3.3 鋼板樁施工測量

樁位平面放線測量與圍堰施工過程的監(jiān)測，兩者均為測量工作所需完成的部分。

3.4 鋼板樁施工

3.4.1 放樣與定位把施工區(qū)域的控制點標注好，經(jīng)過復(fù)核檢查沒有誤差之后，采取措施把該標記點保護好。

3.4.2 鋼板樁打入

鋼板樁的打入流程為：使用汽車吊將鋼板樁送入樁錘的夾口，然后夾住鋼板樁，采用打樁機夾住鋼板樁，按控制線在地面插進第一根鋼板后振動沉樁，檢驗圍檁和鋼板樁之間的間隔與垂直度，至此為止完成第一根樁的施打。第二根樁的打樁方法與第一根打法相同，位置對好第一根樁的鎖口，使樁錘下降，靠樁自重與錘打壓樁至地面，開動液壓機振動沉樁，鋼板樁施打完成。依照上述操作步驟，完成其他支護鋼板樁與反拉鋼板樁的施工。

3.4.3 鋼板樁轉(zhuǎn)角的處理

每一排的鋼板樁墻的寬度和每一塊鋼板樁的寬度一般不是整數(shù)倍的關(guān)系，因此在打樁時，一般不會出現(xiàn)整數(shù)塊的鋼板樁數(shù)量，這時需要異形樁在轉(zhuǎn)角處作為連接來補償誤差造成的剩余部分的寬度。

采用縮短施工時間的方法來減少打樁過程造成的誤差，并且要對準位置再進行施工，要想保證端面相對距離，采取角部合攏打法，不影響墻內(nèi)圍檁支撐的安裝的精確度，在轉(zhuǎn)角處的軸線處做打樁過程累積誤差的修正。

3.4.4 打樁方法

第一種打樁方法為從一個角開始插打，從開始到結(jié)束不停地插打，這樣做的優(yōu)點是施工速度快，施工方便簡單；缺點是這樣施工過程積累的誤差較大且過后不容易修正，并且每一根樁的垂直度不易控制，因此，對于一些對精度要求不高的打樁施工工程可用此方法；第二種打樁方法為，設(shè)置一個導(dǎo)向架，固定15 根左右的鋼板樁組成鋼板樁墻，使其先插入土中一定的深度，然后先將板樁墻兩端的兩根鋼板樁打入，在這里對首先打入的兩根鋼板樁的垂直度進行更加嚴格的監(jiān)控與控制，再將其他的鋼板樁以不同深度打入，這種方法可以有效的防止鋼板樁的傾斜，有效的提高了施工的精度，并且對封閉與合攏起到更積極的影響，且對臨近的鋼板樁施工影響小，此方法被稱為屏風(fēng)法。

3.4.5 鋼板樁引孔

當?shù)刭|(zhì)條件無法使用振動錘或者打樁機直接插打至擬定的標高時，需要使用引孔設(shè)備進行引孔，然后再插打至擬定的標高。擬采用螺旋引孔鉆機進行施工，螺旋引孔鉆機施工如圖3 所示。

圖3 螺旋引孔鉆機施工

3.4.6 鋼板樁的拔除施工

鋼板樁的拔除施工，使用振動錘對鋼板樁施加振動力，使其把振動傳遞給土體，破壞鋼板樁與土體之間的粘結(jié)力和吸附的力，并在振動之后吊出。開挖段施工完成之后解除加固系與切割支撐的工作。采用振動錘拔出鋼板樁之后，要把鋼板樁及時運送出場地，并及時清除鋼板樁上的土和雜質(zhì)。需要調(diào)整平直形較大的鋼板樁，及時運送完好的板樁出施工所在場地，在平整的場地上堆置。用振動錘再次復(fù)打一次鋼板樁，這樣做的目的是為了消除了土的粘附力，鋼板樁的拔樁順序與鋼板樁施打的順序恰好相反。

3.5 基坑清挖

基坑的清挖與基坑支護兩個施工步驟的施工計劃關(guān)聯(lián)性較大，在制定兩者的施工計劃時需要同時進行施工方案的交底，基坑清挖與基坑支護；兩者的施工順序要根據(jù)實際的現(xiàn)場情況相互調(diào)整，兩個施工步驟中重點的部分是內(nèi)支撐的施工和底層位置處的施工。

采用挖機對圍堰的土體進行清挖，清挖的位置盡量在樁間，控制標高的盡量平整，在基坑清挖的時候要時刻關(guān)注周圍土體土質(zhì)的情況，基坑清挖時，每層的高度約為1.5m，并且要保障圍堰周圍土體的土壓力大小均勻。

3.6 降排及監(jiān)控措施

在基坑頂部位置需要設(shè)置截水溝，截水溝溝寬由中間到集水井位置逐漸變寬，構(gòu)成排水坡。實時監(jiān)測加固開挖全程，實行加固該層圍囹，并加固與鋼板樁的連接，并展開對圍囹的全面監(jiān)測，待圍堰內(nèi)水全部抽干時，對封底混凝土頂面進行浮托監(jiān)測。整個施工過程要嚴密監(jiān)測圍囹和鋼板樁的位移和變形，當其位移與變形超過設(shè)計值立即停止施工，查明原因并對變形位置進行加固處理后繼續(xù)施工。

4 監(jiān)測監(jiān)控措施

4.1 測點布置

控制檢測點的水平間距小于20m，并且保障每側(cè)監(jiān)測點數(shù)量大于3 個。檢測點同時檢測水平位移與豎向位移，盡量將檢測點設(shè)置在基坑坡頂處。

4.2 監(jiān)測方法

對于監(jiān)測方法則采用極坐標測量原理，將兩個固定控制點設(shè)置在測點附近，分別用于設(shè)站和后視點。將測出的施工坐標求平均值，并且采用基坑開挖前所測數(shù)據(jù)作為初始值，通過分析兩次測量的軸距數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)：與上次軸距測量相比，產(chǎn)生了較小的位移；兩次測量數(shù)據(jù)的差值為變化量，測量數(shù)據(jù)與開挖前數(shù)據(jù)的差值為累計變化量。

4.3 基坑頂部豎向位移監(jiān)測

基坑頂部豎向位移的監(jiān)測需要布置水準基點控制網(wǎng)，其原則為采用分級的方式，控制網(wǎng)包括起始水準基點與閉合水準基點進行布置，在首級控制網(wǎng)布設(shè)完畢之后，根據(jù)布設(shè)好的點，繼續(xù)布設(shè)二級控制網(wǎng)，然后對要監(jiān)測的點位進行高程的測量。根據(jù)首級控制網(wǎng)和二級控制網(wǎng)根據(jù)觀測點位的實際分布情況，選擇以附合路線或閉合路線方式布設(shè)。根據(jù)變形監(jiān)測要求布設(shè)水準控制路線，具體而言，為站要固定、儀器要固定、人員要固定、觀測路線也要固定，并且在布設(shè)的過程中要時刻注意測量儀器的位置并做出標記。

需要在基坑布置大于3 個基準點，并且需要保證點位不受施工過程的影響，同時深埋點位，并且位置便于引測；將工作基點布置在便于觀測檢測點的位置，并且在施工時間需要保證基準點與工作基站的正常運行。

4.4 監(jiān)測頻率

通過考慮基坑類型、地下工程與施工地點周邊環(huán)境根據(jù)經(jīng)驗確定監(jiān)測項目的監(jiān)測頻率，當監(jiān)測值較為穩(wěn)定時可以適當降低監(jiān)測頻率。

5 結(jié)語

從安全角度、技術(shù)角度、經(jīng)濟角度，對周瑜大道橋7#主墩處基坑開挖施工全過程的施工過程進行了觀察與總結(jié)，綜合考慮了場地的工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件、基坑開挖深度等因素的因素，制定的切實合理的施工方案，選擇合適的支護結(jié)構(gòu)形式，取得了良好的效果，總結(jié)的施工方法可為同類工程的施工提供參考。